Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Советы бывалых из журнала "За рулем" 70-90-х годов с чертежами

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 521 RSS
←   Июнь 2011   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
21.06.2011
10:13:09
10:25:19
22
22.06.2011
08:17:56
08:26:27
23
23.06.2011
00:08:19
01:06:04
24
24.06.2011
00:06:07
01:06:04
25
26
27
27.06.2011
00:06:06
01:06:03
28
28.06.2011
00:06:07
01:06:03
29
29.06.2011
00:09:50
01:06:05
30
30.06.2011
00:06:39
01:06:05


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://zar.potwater.kg/
Открыта: 11-07-2007
Адрес автора: tech.auto.sovetbyv-owner@subscribe.ru

Автор
Antic

Статистика

521 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Советы бывалых из журнала "За рулем" 70-90-х годов с чертежами


Здравствуйте, уважаемые подписчики!

Где живет износ

Обсуждение статьи о "беспосадочном" пробеге Москва – Питер – Москва на одной заправке (ЗР, 2008, № 9) породило тему: а не приводит ли подобная езда на низких оборотах к преждевременному износу мотора? И вообще, какие режимы самые "износообразующие"? Ответ ищет эксперт Александр Шабанов.

Как же надо ездить, чтобы мотору было легко и хорошо? И как – чтобы угробить его быстро и надежно? Постановка экспертных испытаний в целом понятна. Двигатель один и тот же – вазовский восьмиклапанник. Стенд, аппаратура, бочка бензина и несколько канистр масла: каждый цикл испытаний требует свежего. Задача простая – надо "проехать" одно и то же расстояние с одинаковой скоростью, но используя различные режимы работы двигателя, на разных передачах.

Как этого достичь? Ехать можно и на 1 500, и на 2 500, и даже на 4 000 об/мин. Важно, чтобы мощность, выдаваемая мотором, не изменялась – тогда и "скорость" будет постоянной. На стенде это сделать просто: крутящий момент измеряем динамометром, обороты известны – следовательно, и мощность знаем. Скорость умножаем на моточасы, которые тоже фиксируем, – вот вам и пробег.

С износом сложнее, здесь арифметикой не обойтись. Придется каждый раз после наработки заданного времени в фиксированном режиме разбирать мотор и взвешивать основные детали, образующие узлы трения. Конечно, речь пойдет только о тех, которые влезут на чашку наших аналитических весов, – это вкладыши подшипников и поршневые кольца. Дополнительный промежуточный контроль будем проводить, определяя содержание продуктов износа в пробах масла. Нашли хром – стало быть, изнашиваются первые поршневые кольца; обнаружили железо – цилиндры и шейки вала; появилось олово – оно поможет определить скорость износа вкладышей подшипников (поскольку входит в состав антифрикционного слоя); нарисовался алюминий – это следствие износа поршней и подшипников распределительного вала.

Конечно, столь частые сборки-разборки двигателю неполезны да и на скорость износа немного влияют, но ведь и точности большой здесь не требуется: главное – оценить, где и на каких режимах износ зарождается и живет! А пока мотор крутится, вспомним теорию.

Пока идут моточасы

Как ни странно, но для полностью, казалось бы, познанного устройства под названием "поршневой двигатель" общепринятой теории износа до сих пор не существует. Одни считают, что износ – механический, поскольку рабочие поверхности деталей трутся друг о друга. Другие предполагают его электроэрозионную природу: дескать, все подшипники – это своего рода конденсаторы, в которых копится жуткий заряд, разрушающий металл. Третьи – сторонники модели водородного охрупчивания металлов; по их мнению, в процессе работы поверхностный слой деталей насыщается молекулами водорода, которые рвут кристаллическую решетку.

Теорий много, но большинство автолюбителей, включая нас, склоняется к тому, что износ связан в основном с прямым механическим контактом между рабочими поверхностями деталей. Если это так, то дальше все как с напильником: две шероховатые поверхности трутся друг о друга, вырывая частицы металла.

Спасительный слой

Спасает детали моторное масло. Основная его задача – создать между деталями разделительный слой, не допускающий прямого контакта, а стало быть, износа. Как образуется такой слой? Что для этого необходимо? Теория гидродинамики требует, во-первых, чтобы разделяемые поверхности двигались друг относительно друга; во-вторых, необходимо создание оптимального угла атаки; и, наконец, в-третьих, наличие между этими поверхностями самого масла, то есть вязкой среды.

С движением поверхностей друг относительно друга все в порядке: мотор работает – все крутится, вертится, шевелится. Оптимальный угол атаки обеспечивается конструктивно – и зазорами в подшипниках, и специальными профилями поверхностей колец и поршней. Ну и про масло, конечно же, забывать не надо.

А вот какая должна быть толщина слоя, чтобы разделить совсем даже негладкие поверхности деталей? Она зависит от многих факторов – скорости взаимного перемещения деталей, нагрузки на них, вязкости масла, размера деталей. А еще от температуры, количества и размера загрязнений, давления в системе смазывания... И это далеко не все. Но большинство параметров зависит от режима работы двигателя. Проще говоря, от стиля езды.

Черные зоны

Итак, испытания закончены. Двигатель отработал на каждом из заданных постоянных режимов с примерно одинаковой мощностью по 50 моточасов. Это соответствует примерно 4 000 км пробега. Мелочь для ресурса, но мы получили статистически достоверные значения скорости износа, а дальше простой экстраполяцией оцениваем примерный срок жизни мотора. Двигатель в циклах испытаний раскручивали от 1 200 до 4 000 об/мин. А потом прибавили мощности – и провели еще цикл. Потом еще... Получилась большая-большая таблица, где для каждой точки режима записана свой скорость износа, причем разделенная по узлам – подшипникам и кольцам. А износ на тех режимах, которые мы не смогли охватить экспериментом, получили с помощью специальных методов моделирования.

Сразу отвечаем скептикам: испытания очень длительные и жутко дорогие. К счастью, интересы журнала совпали с направлением работы научной группы, возглавляемой автором. Совместными усилиями мы получили необходимые данные. И сразу обнаружили те самые "черные зоны", куда не надо бы влезать, если желаешь здоровья своему мотору. Больше всего ему не нравится, когда на малые обороты накладывается большая нагрузка. В этом случае скорость износа максимальна – как для подшипников, так и для поршневых колец с цилиндрами. Ситуация усугубляется тем, что при длительной работе в подобных условиях начинает расти температура масла – расход-то его мал, поэтому оно греется, а это снижает вязкость, уменьшая толщину разделительных слоев. У двигателистов эта область называется зоной буксировочных режимов.

Вспомнился старый, 90-х годов прошлого века, случай. Сосед по даче пожаловался: вот, мол, какое барахло у нас делают – новая, из салона, "шестерка" через 25 тыс. км отправилась на капиталку! Причем по гарантии не взяли – режимы, мол, не те, мотор перегружал! Мы поинтересовались, что же она на ней делал. Ответил, что ничего особенного, дескать, всего-то пни корчевал в соседнем садоводстве... Вот практическое подтверждение выводов нашей экспертизы – действительно, когда к пню прицепишься, то оборотов мало, а педаль в пол. Очень не нравится такое автомобильному мотору!

Вернемся к полученным результатам. Итак, обороты начали расти – зона износа стала уменьшаться на глазах и где-то при 1 800 об/мин исчезла совсем. Все узлы трения "всплыли" на масляные пленки, прямой контакт между поверхностями исчез – и скорость износа стала практически нулевой. Но надо понимать, что ноль скорости износа на графиках не означает, что этого неприятного явления нет! Просто в указанных режимах параметры износа оказываются меньше погрешности измерения. Вдобавок при реальной эксплуатации в масле присутствуют твердые частицы: продукты износа, сажа, пыль, пропущенная воздушным фильтром. Попадая в узел трения, они тоже становятся причиной износа.

Снова обращаемся к практике двигателестроения... Основные режимы эксплуатации двигателей, которые по своему предназначению должны иметь большой ресурс (80–100 тысяч моточасов – это, например, судовые машины), как раз и рассчитаны так, чтобы обеспечить полное смазывание узлов трения, то есть такую работу, когда прямой контакт поверхностей полностью исключен.

С дальнейшим увеличением частоты вращения коленчатого вала зона износа снова появляется и начинает расти. В нашем случае – уже примерно с 3 800 об/мин при большой нагрузке. И дальше прогрессирует. Причем здесь износ подшипников и поршневых колец с цилиндрами проявляется по-разному. Быстрее всего высокие обороты начинают чувствовать подшипники коленчатого вала. Почему – ведь скорости растут, давление масла на входе в подшипники тоже? Дело в том, что с ростом оборотов резко увеличиваются нагрузки на подшипники: зависимость давления инерционных сил от оборотов – квадратичная! А вот кольца свой износ снова получают с больших частот вращения – не менее 4 500 об/мин, и там это связано в основном с ростом температуры масла.

И снова к практике: как известно, основная беда спортивных моторов, работающих на высоких оборотах, – проблемы с подшипниками коленчатого вала, в первую очередь с шатунными. Наши выводы снова подтверждаются данными эксплуатации.

Износу нет

Итак, какова же наиболее благоприятная зона эксплуатации мотора? Ответа для всех моторов не дадим, но у испытанных нами вазовских "восьмерок" (неважно, карбюраторных или впрысковых, восьми- или шестнадцатиклапанных) зона оптимальных оборотов, при которых мотор способен воспринимать любые нагрузки без какого-либо ущерба для себя, – примерно 2 000–3 000 об/мин. Тут мы учитываем, что исходное состояние двигателя может быть разным, то же относится и к моторным маслам...

Принцип простой: чем моложе мотор, тем выше нижняя и тем ниже верхняя границы зоны безызносной работы. Чем выше вязкость масла, тем с более низких оборотов можно безопасно нагружать мотор. Но точных цифр не укажем – очень уж это индивидуально.

А как соотнести данные эксперимента с иными моторами? Можно прикинуть и для них оптимальные с точки зрения уменьшения износа обороты. Узлы трения мотора чувствуют не обороты, а линейные скорости перемещения поверхностей деталей. Есть такой параметр – средняя скорость движения поршня, это произведение хода поршня на частоту вращения коленчатого вала, деленное на 30. Тот диапазон, который мы получили, примерно соответствует средним скоростям поршня 5–7 м/с. Что забавно, именно этот диапазон изменения средней скорости поршня обычно закладывают для определения основных зон эксплуатации двигателей с большим ресурсом. Любители арифметики могут помножить ход поршня, выраженный в метрах, на обороты и поделить на 30.

Мотор, он почти живой: ему вредны как малоподвижный (на низких оборотах) образ жизни с тяжелыми нагрузками, так и раздолье максимальных оборотов. Умеренность – залог здоровья!

Ссылки в тему:
Крутить или не крутить?
Ваш помощник тахометр
Водить машину расчетливо и экономно
Открытие вторичной камеры карбюратора
Куда пропала мощность?
Синтетические масла
Как различить масла
Ода о маслах
Смазать по-русски
Великий масляный путь
Масло для Оскара
"Присадки": картина маслом
Кондиционер металла
Материал взят из журнала "За рулем".
В избранное